CN110971342A - Mipi信号编码方法、装置、移动设备、及系统 - Google Patents

Mipi信号编码方法、装置、移动设备、及系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种由物理层模块编码MIPI信号的方法、编码MIPI信号的编码装置、移动设备、数据采集装置、及数据采集系统，该物理层模块为D‑PHY模块或者C‑PHY模块并且设置于移动设备内部，该方法包括接收来自于图像源的源图像数据；将源图像数据全部编码为HS数据，其中，HS数据中包含时钟信息。本申请实施例的技术方案将时钟信息编码到HS数据中，使得在物理层模块处不需要时钟线路，这既简化了设置，节省了布局空间，也降低了信号之间的干扰，还提高了传输速率。

Description

MIPI信号编码方法、装置、移动设备、及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及由物理层模块编码MIPI信号的方法、编码MIPI信号的编码装置、移动设备、数据采集装置、及数据采集系统。
背景技术
移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface简称为“MIPI”)是MIPI联盟为移动应用处理器制定的开放标准和规范，用于将移动设备内部的接口标准化为标准内部接口，从而降低在布置上的复杂性以及增加在设计上的灵活性。标准内部接口包括摄像头接口(Camera Serial Interface，简称为“CSI”)、显示屏接口(Display SerialInterface，简称为“DSI”)、以及射频接口(Digital Radio Frequency，简称为“DigRF”)等；与移动设备内部的标准内部接口通信的外部设备具有MIPI接口，包括GTP接口、GTX接口、GTH接口、以及GTZ接口等，其中GTX和GTH较为常用。
移动设备内部的标准内部接口具有物理层模块(例如为D-PHY模块或者C-PHY模块)，前者用于500Mbit/s量级的应用，后者用于通道受限的应用(请参见MIPI联盟于2014年发布的“Specification for D-PHY”的1.2版本、以及于2016发布的“Specification forC-PHYSM”的1.2版本，以下将这两个版本的文件称为“MIPI物理层模块标准协议”)。
物理层模块具有多条通道(Lane)，包括数据通道和时钟通道，数据通道包括两种操作模式：高速(High-Speed，简称为“HS”)模式和低功耗(Low-Power，简称为“LP”)模式。其中，HS模式采用低压差分信号，可以传输很高的数据速率，但是功耗较大；LP模式采用单端信号，功耗很低，但是数据速率也很低，LP模式进一步包括控制模式、低功耗数据传输模式和极低功耗模式。如MIPI物理层模块标准协议所描述，HS模式和LP模式这二者需要结合利用以兼顾高速传输和功耗控制等。
图1是D-PHY模块先后运行于LP模式、HS模式和LP模式的事件序列100的示意图(请参见MIPI物理层模块标准协议)；在图1中，标记110表示差分时钟信号，标记120、130和140分别表示先后运行的LP模式、HS模式和LP模式。C-PHY模块具有类似的运行机制。
由于LP模式和HS模式在信号类型、电平标准和处理机制上都不相同，需要时钟信号转换这两种模式。但是，物理层模块工作时需要通过时钟信号在LP模式和HS模式之间不断进行转换，这不仅使得物理层模块的传输速率较低，还使得其设计较为复杂。
发明内容
本发明解决的技术问题为物理层模块的传输速率较低及其设计较为复杂等。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种由物理层模块编码MIPI信号的方法，物理层模块为D-PHY模块或者C-PHY模块并且设置于移动设备内部，该方法包括：接收来自于图像源的源图像数据；将源图像数据全部编码为HS数据，其中，HS数据中包含时钟信息。
可选地，图像源为移动设备的显示器或者摄像头。
可选地，源图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据和/或调试信息。
可选地，将源图像数据全部编码为HS数据包括通过编码器将源图像数据全部编码为HS数据，其中，编码器为8b/10b编码器、64b/66b编码器或者曼彻斯特编码器。
可选地，将源图像数据全部编码为HS数据包括将源图像数据的时钟频率和数据位宽匹配为编码器的时钟频率和数据位宽。
本发明实施例还提供一种编码MIPI信号的编码装置，包括：接收模块，其适于接收来自于图像源的源图像数据；编码模块，其适于将源图像数据全部编码为HS数据，其中，HS数据中包含时钟信息。
可选地，源图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据和/或调试信息。
本发明实施例还提供一种移动设备，器包括如上所述的编码装置。
本发明实施例还提供一种数据采集装置，包括：MIPI接口，其适于接收包含被编码的图像数据的MIPI信号，其中，被编码的图像数据被全部编码为HS数据，HS数据中包含时钟信息；FPGA模块，其包括解码器，解码器连接MIPI接口并且适于解码被编码的图像数据和恢复时钟信息。
可选地，包括通信接口，其连接FPGA模块并且适于输出被解码的图像数据。
可选地，被编码的图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据以及调试信息。
可选地，解码器为8b/10b解码器、64b/66b解码器或者曼彻斯特解码器。
可选地，FPGA模块包括存储单元，存储单元适于在数据采集装置采集被编码的图像数据时依次保存经采集和解码的图像数据并且在采集结束后将被解码的图像数据输出到用于处理被解码的图像数据的数据处理装置。
本发明实施例还提供一种数据采集系统，包括如上所述的移动设备和数据采集装置、以及用于处理被解码的图像数据的数据处理装置，其中，数据采集装置通过MIPI接口接收来自于移动设备的MIPI信号，数据采集装置通过通信接口将被解码的图像数据输出至数据处理装置。
可选地，数据处理装置适于配置移动设备以使其输出MIPI信号。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有有益效果。具体而言，本发明实施例的技术方案将时钟信息编码到HS数据中，使得在物理层模块处不需要时钟线路，这既简化了设置，节省了布局空间，也降低了信号之间的干扰，还提高了传输速率。
附图说明
图1是现有技术中D-PHY模块先后运行于LP模式、HS模式和LP模式的事件序列的示意图；
图2是本发明实施例由物理层模块编码MIPI信号的方法的流程图；
图3是本发明实施例编码MIPI信号装置的结构示意图；
图4是本发明实施例数据采集装置的结构示意图；
图5是本发明实施例数据采集系统的结构示意图。
具体实施方式
在现有的MIPI协议中，考虑到的应用场景为数据高速传输和数据低速传输可以交替进行，并且还需要对数据传输进行控制，因此定义了用于高速传输数据的HS模式、以及用于低速传输和控制的LP模式，这样既能保证高速数据的传输，也可能有效地控制功耗等。
但是，现有技术没有考虑到其技术缺陷，例如，物理层模块工作时需要通过时钟信号在LP模式和HS模式之间不断地进行转换，这不仅使得物理层模块的传输速率较低，也使得其设计较为复杂。
本发明考虑到如上技术缺陷，在其技术方案中，不利用LP模式，也不需要时钟信号区分LP模式和HS模式，而仅通过HS模式传输数据，同时将时钟信息编码到HS数据中。这省去了物理层模块内部时钟线路的硬件布置，不需要数据和时钟同步到达，从而降低了在PCB设计上的难度；也节省了布局的空间，减小了模块的尺寸；还避免了时钟线路与数据传输线路之间的信号干扰；还提高了数据传输的速率，根据发明人的测试，在本发明的技术方案中，物理层模块的单通道速率可以由现有技术的1G bit/s提高到2.5G bit/s，而一个物理层模块最大支持12个通道，因此速率传输速率最大可达到12*2.5＝30G bit/s。
尤其在较高速的应用场景中，例如，在采集移动设备的数字IQ数据以及调试信息的场景中，其中有大量的数据需要高速传输，相比较于现有技术中同时利用LP模式和HS模式的手段，本发明技术方案仅利用HS模式传输数据，其未显著增加功耗，却可以避免由于布置时钟线路等所带来的上述缺陷。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2是本发明实施例一种由物理层模块编码MIPI信号的方法200的流程图，包括以下步骤：
步骤S210：接收来自于图像源的源图像数据；
步骤S220：将源图像数据全部编码为HS数据，其中，HS数据中包含时钟信息。
在步骤S210的执行中，物理层模块接收来自于图像源的源图像数据。其中，物理层模块为D-PHY模块或者C-PHY模块；图像源为移动设备的显示器或者摄像头；移动设备为用于移动通信的终端设备，例如为手机。
在具体实施中，移动设备将其从显示器或摄像头处获取的源图像数据提供至物理层模块，该源图像数据包括移动设备的数字IQ数据和/或调试信息等；其中，移动设备中的射频信号通过调制会输出模拟IQ信息，将其数字化就得到数字IQ数据，数字IQ数据可以包含命令、语音和数据等信息。
本发明实施例的技术方案中，移动设备处的源图像数据经其物理层模块被传输到数据采集装置，数据采集装置通过其MIPI接口接收数据，在数据采集完成后，将这些数据通过通信接口传送到数据处理装置进行处理，比如分析这些数据，或者仿真移动设备的应用场景，以便快速定位和解决移动设备中存在的各类软件或者硬件问题，这极大的方便了移动设备中芯片、软件、算法和硬件等的调试工作。
在步骤S220的执行中，将源图像数据全部编码为HS数据，HS数据中包含时钟信息；其中，不利用LP模式，也不需要时钟信号区分LP模式和HS模式，而仅通过HS模式传输数据，同时将时钟信息编码到HS数据中。
在具体实施中，通过编码器将源图像数据全部编码为HS数据，其中，编码器可以为8b/10b编码器、64b/66b编码器或者曼彻斯特编码器等。以8b/10b编码器和解码器为例，其是高速串行通信中一种常用的编码方式，可以使得发送的0、1数量保持基本一致，以保证信号DC平衡；在接收端，8b/10b解码器可以通过0、1数据的跳变来恢复时钟，可以用于发现数据位的传输错误，还可以对该传输错误进行纠错，这种自纠错的能力对于在信号易受干扰的场合(例如地铁环境)而言是有益的。
移动设备系统总线的时钟频率和数据位宽可能与用于串行通信的编码器的时钟频率和数据位宽(如8b/10b编码器的输入端的位宽为8位)不相同，需要将源图像数据的时钟频率和数据位宽匹配为编码器的时钟频率和数据位宽。
图3是本发明实施例编码MIPI信号的编码装置300的结构示意图，该编码MIPI信号的编码装置300包括接收模块310和编码模块320，其中，接收模块310适于接收来自于图像源的源图像数据，编码模块320适于将源图像数据全部编码为HS数据，该HS数据中包含时钟信息。
进一步而言，该源图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据和/或调试信息。
在具体实施中，编码MIPI信号的编码装置300内的各模块及其关系都可以参考本发明实施例中上述关于由物理层模块编码MIPI信号的方法200的描述，此处不再赘述。
本发明技术方案还包括一种移动设备，该移动设备为用于移动通信的终端设备(例如为手机)，其包括如上所述的编码MIPI信号的编码装置300。
图4是本发明实施例数据采集装置400的结构示意图，该数据采集装置400包括MIPI接口410和FPGA模块420。
在具体实施中，数据采集装置400还可以包括电平转化模块，其将来自于移动终端的MIPI信号转成高速的LVDS信号，然后再将该高速的LVDS信号输出到MIPI接口410；数据采集装置400还可以包括连接FPGA模块420的通信接口430，通过通信接口430，数据采集装置400将被解码的图像数据输出至数据处理装置，该通信接口430例如为USB 3.0接口。
MIPI接口410适于接收包含被编码的图像数据的MIPI信号，被编码的图像数据被全部编码为HS数据，所述HS数据中包含时钟信息；其中，被编码的图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据以及调试信息，该MIPI信号可以为来自显示屏接口的DSI信号或者来自摄像头接口的CSI信号，也可以是来自于移动终端其它MIPI接口的信号，该MIPI接口410可以为GTX、GTH等接口。
FPGA模块420包括解码器，解码器连接MIPI接口410并且适于解码被编码的图像数据和恢复时钟信息，该解码器可以为8b/10b解码器、64b/66b解码器或者曼彻斯特解码器。在一个实施例中，解码器通过内置PLL电路的专用时钟恢复芯片恢复时钟信息，恢复后的时钟信息为后续电路提供时钟源及数据采样基准。
FPGA模块420还可以包括相位调整模块、符号对齐模块和校验模块。相位调整模块和符号对齐模块先后将来自于MIPI接口410的信号进行相位调整和符号对齐，然后输出到解码器；校验模块对来自于解码器的数据执行校验，该校验例如为CRC校验。然后，FPGA模块420将数据(包括被解码的图像数据)依次存放于数据采集装置400的存储单元440。
存储单元440适于在数据采集装置400采集被编码的图像数据时依次保存经采集和解码的图像数据并且在采集结束后将被解码的图像数据通过通信接口430输出到用于处理被解码的图像数据的数据处理装置。该存储单元440例如为双倍速率同步动态随机存储器(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，简称为“DDRSDRAM”或者“DDR”)，容量可以为32GB或者64GB。
图5是本发明实施例数据采集系统500的结构示意图，该数据采集系统500包括如上所述的移动设备(在图中标记为“510”)、数据采集装置400、以及用于处理所述图像数据的数据处理装置520，其中，数据采集装置400通过MIPI接口410接收来自移动设备510的MIPI信号，由FPGA模块420等依次采集被编码的图像数据，并且，经由通信接口430将采集和被解码的图像数据输出至数据处理装置520。可以将经采集和解码的数据依次地输出至数据处理装置520；也可以在采集过程中，将经采集和解码的数据依次地保存于数据采集装置400的存储单元440，在采集和解码完成后，再将存储单元440的数据读出依次读出，经由通信接口430输出至数据处理装置520。数据处理装置520可以将来自数据采集装置400的数据保存于本地硬盘，以便于分析和仿真。
数据处理装置520可以分析这些图像数据，仿真移动设备的应用场景，以便快速定位和解决移动设备中各类软件或硬件问题。
在一个实施例中，数据处理装置520适于配置移动设备510，例如，数据处理装置520通过USB串口线连接至移动设备510，并且将其配置为调试状态，从而输出包括数字IQ数据和/或调试信息等的MIPI信号。
在具体实施中，数据采集系统500内的各模块及其关系都可以参考本发明实施例中上述关于移动设备和数据采集装置400等描述，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种由物理层模块编码MIPI信号的方法，所述物理层模块为D-PHY模块或者C-PHY模块并且设置于移动设备内部，其特征在于，所述方法包括：接收来自于图像源的源图像数据；
将所述源图像数据全部编码为HS数据，其中，所述HS数据中包含时钟信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像源为移动设备的显示器或者摄像头。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据和/或调试信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述源图像数据全部编码为HS数据包括通过编码器将所述源图像数据全部编码为HS数据，其中，所述编码器为8b/10b编码器、64b/66b编码器或者曼彻斯特编码器。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述将所述源图像数据全部编码为HS数据包括将所述源图像数据的时钟频率和数据位宽匹配为所述编码器的时钟频率和数据位宽。
6.一种编码MIPI信号的编码装置，其特征在于，包括：
接收模块，其适于接收来自于图像源的源图像数据；
编码模块，其适于将所述源图像数据全部编码为HS数据，其中，所述HS数据中包含时钟信息。
7.根据权利要求6所述的编码装置，其特征在于，所述源图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据和/或调试信息。
8.一种移动设备，其特征在于，包括如权利要求6或7所述的编码装置。
9.一种数据采集装置，其特征在于，包括：
MIPI接口，其适于接收包含被编码的图像数据的MIPI信号，其中，所述被编码的图像数据被全部编码为HS数据，所述HS数据中包含时钟信息；
FPGA模块，其包括解码器，所述解码器连接所述MIPI接口并且适于解码所述被编码的图像数据和恢复所述时钟信息。
10.根据权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于，包括通信接口，其连接所述FPGA模块并且适于输出被解码的图像数据。
11.根据权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于，所述被编码的图像数据为来自于移动设备的数字IQ数据以及调试信息。
12.根据权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于，所述解码器为8b/10b解码器、64b/66b解码器或者曼彻斯特解码器。
13.根据权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于，所述FPGA模块包括存储单元，所述存储单元适于在所述数据采集装置采集所述被编码的图像数据时依次保存经采集和解码的图像数据并且在采集结束后将被解码的图像数据输出到用于处理所述被解码的图像数据的数据处理装置。
14.一种数据采集系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的移动设备、如权利要求9至13中任一项所述的数据采集装置、以及用于处理所述被解码的图像数据的数据处理装置，其中，所述数据采集装置通过所述MIPI接口接收来自于所述移动设备的MIPI信号，所述数据采集装置通过所述通信接口将所述被解码的图像数据输出至所述数据处理装置。
15.根据权利要求14所述的数据采集系统，其特征在于，所述数据处理装置适于配置所述移动设备以使其输出MIPI信号。
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